液压课程设计

1、 液压传动课程设计 题目名称专用铣床液压传动系统专业班级学生姓名学 号指导教师机械与电子工程系二一六年 6 月 7 日目 录一、任务书4二、指导教师评阅表5三、设计内容7 1负载分析7 （1）工作负载7 （2）摩擦负载7 （3）惯性负载72 液压缸主要参数的确定7 （1）背压阀的估计值8 （2）计算活塞的半径和缸的内径83 设计液压系统方案9 （1）液压的最大流量9 （2）液压系统方案9 4 液压系统图的拟定9 （1）供油方式9 （2）选择调速回路10 (3) 选择快速运动和换向回路11 （4） 快进换工进速度换接回路11 （5） 选择调压和卸荷回路12 5 验算液压系统性能13（1）确定液压

2、泵的型号及电动机功率13（2）阀类零件及辅助零件14 6 验算液压系统性能16（1） 验算系统压力损失并确定压力阀的调整值16（2） 油液温升计算17四、设计小结19五、参考资料19蚌埠学院机械与车辆工程系液压传动课程设计任务书 班级 2015机械设计制造及自动化升本 姓名 学号 指导教师：一、 设计题目：设计一台专用铣床的液压传动系统，若工作台，工件，和夹具的总重力为6000N，轴向切削力为30KN,工作台总行程500mm,工作行程300mm,快进，快退速度均为4.5m/min,工进速度为60-100mm/min,加速，减速时间均为0.05s,滑台采用平导轨，静摩擦系数为0.2mm，动摩擦系

3、数为0.1，设计该机床的液压传动系统。液压缸的机械效率为0.1。二、设计要求：液压系统图拟定时需要提供2种以上的设计方案的选择比较。从中选择你认为更好的一种进行系统元件选择计算。三、工作量要求1液压系统图1张（A1）2液压缸装配图1张3设计计算说明书1份四、设计时间：2016年6月6日-2016年6月12日蚌埠学院本科课程设计评阅表 机械与车辆工程系 2015级 机械设计制造及自动化升本专业学生姓名学 号课题名称专用铣床液压系统设计指导教师评语：指导教师（签名）： 2016年 6 月16 日 评定成绩要求设计一专用铣床，工作台、工件和夹具的总重量为6000N，轴向切削力为30kN，工作台总行程

4、为500mm，工作行程为300mm，快进、快退速度均为4.5m/min，工进速度为60100mm/min，加速、减速时间均为0.05s，工作台采用平面导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1，现设计机床的液压传动系统。一：负载分析1. 工作负载 2. 摩擦负载 静摩擦 动摩擦 3. 惯性负载 加速 减速 制动 反向加速 反向制动 表一：液压缸在各工具阶段的负载工况公式负载值推力F/hw/n起动12001333加速1517.431686快进600666.67减速-305.2-339工进3060034000制动587.77653.07反向加速1517.431686快退-600-666.67反向

5、制动317.43352.7 负载图和速度图的绘制2 液压缸主要参数的确定 表二： 负载选择执行元件的工作压力负载/KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表三：各类液压设备常用工作压力机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械精加工车床半精加工车床粗加工或重型机床拉床工作压力/MPa0.823558810101820321.由表二和表三可知，铣床的轴向负载为30KN,半精加工，液压系统易取压力P1=4MPa为避免工进载荷突然变为零，回油路上应设有背压装置，根据回油路带背压阀的估计值01.5MPa，背压初选P2=0.6MPa。由于工

6、作台快进和快退速度相等，而工作负载单向，故液压缸选用单活塞杆式液压缸，快进时采用差动连接增速。2.下面计算活塞杆半径和缸内径。暂定活塞进出油口端的面积比,即d=0.71D.有下面等式 进油口面积： m2 根据GBT2348-1993国标圆整D=110mm,d=80mm m2 m2三设计液压系统方案 1.求液压缸的最大流量 最大最小流量比 2.设计液压系统方案由于机床是固定式机械，且不存在外负载对系统做功的工况，这台机床的液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，所以该液压系统采用节流调速方式和开式循环为宜，现采用进油路节流调速回路，回路上要设置背压阀。表四：不同工况中液压缸压力，流量和

7、功率值工况缸推力F/N进油腔压力P/Mpa流量q液压缸功率P/W快进起动13330.58加速16860.78恒速666.670.60.375225.9减速-339工进340003.8610.44822.8制动653.07快退起动13330.33加速16860.418恒速666.670.40.336四 液压系统图的拟定1. 供油方式由于v1=v3=4.5m/min,L1=200,L2=300,L3=500,取v2=100mm/min液压缸快进和快退时所需流量较大。而工进是流量相对极少，比值达到20：1。从提高系统效率，节省能源考虑，应选用双联式定量叶片泵或限压式变量泵，但流量突变时液压冲击大，后

8、者工作时会因此而极不平稳，故最终采用双联式定量叶片泵供油方案（下图）。 2.选择调速回路进口调速回路运动平稳，快进过程中碰到工件或快进换工进时易于控制压力，停车后启动时冲击小，故选用进口节流调节回路。为防止铣完工件时负载突然消失引起运动部件前冲，在回油路上加背压阀。由于系统选用节流调速方式，系统必然为开式循环系统。（图中还有行程阀和单向阀） 3. 选择快速运动和换向回路选择快速运动和换向回路 本系统已选定液压缸差动连接和双泵供油两种快速运动回路实现快速运动。考虑到从工进转快退时回油路流量较大，故选用换向时间可调的电液换向阀式换向回路，以减小液压冲击。由于要实现液压缸差动连接，所以选用三位五通电

9、液换向阀。 4.快进换工进速度换接回路 为保证快进时在250mm处自动换成工进，实现自动化控制，同时避免人的疏忽导致机床的损坏，故利用行程阀控制快进到工进的换接。 5. 选择调压和卸荷回路在双泵供油的油源形式确定后，调压和卸荷问题都已基本解决。即滑台工进时，高压小流量泵的出口压力由油源中的溢流阀调定，无需另设调压回路。在滑台工进和停止时，低压大流量泵通过液控顺序阀卸荷，高压小流量泵在滑台停止时虽未卸荷，但功率损失较小，故可不需再设卸荷回路。 整理后的液压系统原理图 单向阀6：工进时断开进、回油路，快进时形成差动连接。单向阀13：避免机床停止工作时回路中的油液流回油箱，导致空气进入系统。压力继电

10、器14：当滑台碰上死挡块后，它发出快退信号，操纵电液换向阀换向。五：液压缸原件的选择1.确定液压泵的型号及电动机功率 液压缸在整个工作循环中最大工作压力为3.861MPa，取压力损失p=0.6MPa，液压泵的最大供油压力为： 按10%漏油计算，两个泵的总流量为： 工进时所需流量为0.448L/min，为满足溢流阀3L/min的最小稳定流量，所以高压泵的输出流量不得少于3.449L/min。 根据以上压力和流量的数值，选用YB116/16型的双联叶片泵。 YB16/20型的双联叶片泵参数： 额定压力：6.3MPa 排 量：6/20ml/r 转 速：960r/min 容积效率：88% 驱动功率：1

11、.5/3kW 重 量：9kg 液压泵的输出流量： 电动机的输出功率为： 查产品目录，选用Y132S6型电动机，参数：额定功率：3kW 转速：960r/min 效率：80%2. 阀类零件及辅助零件根据系统的最高工作压力和通过各阀类元件及辅件的实际流量，查阅产品样本，选出的阀类元件和辅件规格如表5所列。表5：元件的型号与规格序号元件名称通过的最大流量q/L/min规格型号额定流量qn/L/min额定压力Pn/MPa额定压降Pn/MPa1双联叶片泵PV2R12-6/2627.036.32三位五通电液换向阀3635DY636.3 0.53行程阀3622C-63（B）636.3 0.34调速阀1Q-10

12、（B）0.050.56.35单向阀36I-63（B）636.30.26单向阀36 636.30.27液控顺序阀36XY-63（B）630.36.30.38背压阀0.3B-10（B）106.39溢流阀36Y-63（B）636.310单向阀36I-63（B）636.3 0.0211滤油器42wu-6310063 0.0212压力表开关KF3-E3B 3测点1613单向阀36I-63（B）636.30.214压力继电器DP1-63（B）0在选定了液压泵后，液压缸在实际快进、工进和快退运动阶段的运动速度、时间以及进入和流出液压缸的流量，与原定数值不同，重新计算的结果如表5所列。根据表中数值，当油液在压

13、力管中流速取3m/s时，可算得与液压缸无杆腔和有杆腔相连的油管内径分别为：取标准值20mm；取标准值15mm。因此与液压缸相连的两根油管可以按照标准选用公称通径为外径20和内径15的无缝钢管或高压软管。如果液压缸采用缸筒固定式，则两根连接管采用无缝钢管连接在液压缸缸筒上即可。如果液压缸采用活塞杆固定式，则与液压缸相连的两根油管可以采用无缝钢管连接在液压缸活塞杆上或采用高压软管连接在缸筒上。表6：液压缸的进出流量快进工进快退输入流量L/min=(9.5*25.1)/（9.5-4.48）=47.5q1=0.448排出流量L/min=(4.48*10-3*47.5)/5.*10-3=22.4=(4.

14、48*10-3*0.448)/9.5*10-3=0.21)=(9.5*24.96)/4.48=52.93运动速度m/min=25.1/(9.5-4.48)=5=0.048/9.5=0.047六：验算液压系统性能 1验算系统压力损失并确定压力阀的调整值由于系统的管路布置尚未具体确定，整个系统的压力损失无法全面估算，故只能先按课本式（3-46）估算阀类元件的压力损失，待设计好管路布局图后，加上管路的沿程损失和局部损失即可。但对于中小型液压系统，管路的压力损失甚微，可以不予考虑。压力损失的验算应按一个工作循环中不同阶段分别进（1） 快进滑台快进时，液压缸差动连接，由表5和表6可知，进油路上油液通过单

15、向阀10的流量是17.68L/min，通过电液换向阀2的流量是L/min，然后与液压缸有杆腔的回油汇合，以流量47.5L/min通过行程阀3并进入无杆腔。因此进油路上的总压降为Mpa =0.0158+0.0794+0.17=0.27Mpa此值不大，不会使压力阀开启，故能确保两个泵的流量全部进入液压缸。回油路上，液压缸有杆腔中的油液通过电液换向阀2和单向阀6的流量都是22.4L/min，然后与液压泵的供油合并，经行程阀3流入无杆腔。由此可算出快进时有杆腔压力p2与无杆腔压力p1之差。=0.063+0.063+0.17=0.296Mpa此值小于原估计值0.5MPa，所以是偏安全的。(2)工进工进时

16、，油液在进油路上通过电液换向阀2的流量为0.448L/min，在调速阀4处的压力损失为0.5MPa；油液在回油路上通过换向阀2的流量是0.21L/min，在背压阀8处的压力损失为0.6MPa，通过顺序阀7的流量为（0.2+17.7）L/min=17.9L/min，因此这时液压缸回油腔的压力为p2为可见此值大于原估计值0.6MPa。故可按表2中公式重新计算工进时液压缸进油腔压力p1，即考虑到压力继电器可靠动作需要压差pe=0.5MPa，故溢流阀9的调压pp1A应为（3）快退快退时，油液在进油路上通过单向阀10的流量为17.68L/min，通过换向阀2的流量为24.96L/min；油液在回油路上通

17、过单向阀5、换向阀2和单向阀13的流量都是52.93L/min。因此进油路上总压降为 此值较小，所以液压泵驱动电动机的功率是足够的。回油路上总压降为 此值与0.6Mpa的估计值相近，故不必重算。所以，快退时液压泵的最大工作压力pp应为 因此大流量液压泵卸荷的顺序阀7的调压应大于1.217MPa。2油液温升验算 液压传动系统在工作时，有压力损失、容积损失和机械损失，这些损失所消耗的能量多数转化为热能，使油温升高，导致油的粘度下降、油液变质、机器零件变形等，影响正常工作。为此，必须控制温升T在允许的范围内，如一般机床D= 25 30 ；数控机床D 25 ；粗加工机械、工程机械和机车车辆D= 35

18、40 。 液压系统的功率损失使系统发热，单位时间的发热量f（kW）可表示为式中 系统的输入功率（即泵的输入功率）（kW）； 系统的输出功率（即液压缸的输出功率）（kW）。 若在一个工作循环中有几个工作阶段，则可根据各阶段的发热量求出系统的平均发热量对于本次设计的组合机床液压系统，其工进过程在整个工作循环中所占时间比例达95%因此系统发热和油液温升可用工进时的发热情况来计算。 工进时液压缸的有效功率（即系统输出功率）为 阀在工进时的压力损失：Pp1=5.27Mpa,q1=5.06L/min,q2=16.896L/min这时大流量泵通过顺序阀10卸荷，小流量泵在高压下供油，所以两泵的总输出功率（即系统输入功率）为：由此得液压系统的发热量为：箱体的容积：，取V=200箱体的散热面积：查得油箱的散热系数K=9W,求出温升为：温升小于普通机床允许的温升范围，因此液压系统中不需设置冷却器。四 设计小结经过大家近周的共同努力，终于有了成果，完成了此次课程设计，再一次系统性的学习了有关液压方面的知识，此次课程设计，